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How big is Núcleo de uranio?

12 femtometers!

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Núcleo de uranio

Un núcleo de uranio es el centro de un átomo de uranio. Contiene 92 protones y, en el uranio-238, que es la forma más común, 146 neutrones. Mide unos 12 femtómetros de diámetro, calculado como el doble de su radio de carga, que es el radio promedio de su carga eléctrica. Un femtómetro es una millonésima de milmillonésima de metro (10−15 metros).

Tamaño

Un núcleo no tiene un borde definido, así que su tamaño se expresa como un radio de carga. Para el uranio-238, una tabla de radios nucleares que mantiene el Organismo Internacional de Energía Atómica (OIEA) da 5.857 femtómetros, con una incertidumbre menor que el 0.1%. Eso significa que el núcleo mide 11.7 femtómetros de diámetro. El uranio-235, que tiene tres neutrones menos, es apenas un poco más pequeño: mide 11.67 femtómetros de diámetro.

Un núcleo de uranio tiene muchos más neutrones que protones. Los protones se repelen unos a otros por su carga eléctrica, mientras que todos los protones y neutrones atraen a sus vecinos más cercanos mediante la fuerza nuclear fuerte. En un núcleo pesado, los neutrones de más son necesarios para evitar que la repulsión eléctrica lo rompa.

Comparaciones de tamaño

  • Un núcleo de uranio-238 es unas 7 veces más ancho que un solo protón, que mide unos 1.7 femtómetros de diámetro, aunque contiene 238 partículas entre protones y neutrones.
  • Es unas 3.5 veces más ancho que un núcleo de helio, que mide unos 3.4 femtómetros de diámetro, pero contiene unas 60 veces más partículas.
  • Si un núcleo de uranio se ampliara hasta el tamaño de un balón de básquet, un protón a la misma escala mediría unos 3.4 centímetros de diámetro, más o menos la mitad del ancho de una pelota de tenis.
  • Un átomo de hidrógeno, de unos 0.1 nanómetros de diámetro, es unas 9,000 veces más ancho que un núcleo de uranio. Un nanómetro es una milmillonésima de metro.

Una desintegración muy lenta

El uranio-238 es radiactivo, pero se desintegra con muchísima lentitud. Su periodo de semidesintegración, es decir, el tiempo que tarda en desintegrarse la mitad de una muestra, es de 4.47 mil millones de años. La Tierra tiene unos 4.54 mil millones de años, así que todavía queda cerca de la mitad del uranio-238 con el que se formó.

El uranio-238 se desintegra expulsando una partícula alfa, que es un núcleo de helio. Después sigue una cadena de desintegraciones que termina en el plomo-206. Los geólogos usan esta cadena, y otra parecida que empieza en el uranio-235, para medir la edad de las rocas y de la propia Tierra.

La división del uranio

El uranio-235 representa cerca del 0.72% del uranio natural. Sus núcleos se parten con facilidad cuando los golpea un neutrón. Cada división libera energía y más neutrones, que a su vez pueden partir otros núcleos en una reacción en cadena. Las centrales nucleares de Estados Unidos controlan esta reacción para producir calor y generar electricidad, con combustible enriquecido para que contenga entre 3 y 5% de uranio-235.

Fuentes

Scale of the Universe > Núcleo de uranio
Núcleo de cloro
El núcleo de cloro tiene 17 protones. ¡Generalmente también hay 18 o 20 protones! Sólo en raras ocasiones hay 19 neutrones. Aunque no sé por qué. ¿Lo sabes? Si lo sabes dime.
Electrón (clásico)
Los electrones son tan pequeños que su tamaño no puede ser medido con precisión. El tamaño de un electrón varía mucho dependiendo de cómo se mida, ya sea basado en el modelo cuántico o, en este caso, en el modelo clásico.
Núcleo de helio
El núcleo de helio es miles de veces más pequeño que el átomo, como una canica en un campo de futbol. La única razón por la que la materia parece sólida es porque los átomos se repelen. Si lo átomos no se repelieran, ¡todo se atravesaría entre sí!
Longitud de onda de rayos gamma
Los rayos gamma tienen una frecuencia muy alta. Pueden provenir de la desintegración radioactiva. Oh, y por cierto, no es azul claro como aparece en la imagen de la izquierda.
Cosa más pequeña visible en un microscopio electrónico
Los microscopios electrónicos nos permiten ver cosas muy pequeñas (como los átomos) que de otra manera serían invisibles porque son más pequeñas que el ancho de las ondas de la luz visible.
Átomo de helio
Los átomos de hidrogeno son más grandes que los átomos de helio porque más protones en el núcleo de un átomo atraen a los electrones más cerca. Sin embargo, capas adicionales incrementan el tamaño del átomo aun más. CS, el átomo más grande, tiene el mayor número de capas con el menor número de electrones. (El Fr no se ha medido)

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